無功補償技術(shù)對低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響

　　在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70～0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。

　　5.1、節(jié)省企業(yè)電費開支。

　　提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接經(jīng)濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費，高于規(guī)定數(shù)值，可相應地減少電費?？梢?，提高功率因數(shù)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟意義。

　　5.2、提高設備的利用率。

　　對于原有供電設備來講，在同樣有功功率下，因功率因數(shù)的提高，負荷電流減少，因此向負荷傳送功率所經(jīng)過的變壓器、開關和導線等供配電設備都增加了功率儲備，從而滿足了負荷增長的需要;如果原網(wǎng)絡已趨于過載，由于功率因數(shù)的提高，輸送無功電流的減少，使系統(tǒng)不致于過載運行，從而發(fā)揮原有設備的潛力;對尚處于設計階段的新建企業(yè)來說則能降低設備容量，減少投資費用，在一定條件下，改善后的功率因數(shù)可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。

　　5.3、降低系統(tǒng)的能耗。

　　補償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1,為分析問題方便，可認為U2≈U1從而導出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,這樣線損 P減少的百分數(shù)為：

　　ΔP%= (1-I22/I12)×100%=(1- COS2φ1/ COS2φ2) × 100%

　　當功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時，由(2)式可求得有功損耗將降低20%～45%。

　　5.4、改善電壓質(zhì)量。

　　以線路末端只有一個集中負荷為例，假設線路電阻和電抗為R、X,有功和無功為P、Q,則電壓損失ΔU為：

　　△U=(PR+QX)/Ue×10-3(KV) 兩部分損失：PR/ Ue→輸送有功負荷P產(chǎn)生的;QX/Ue→輸送無功負荷Q產(chǎn)生的;

　　配電線路：X=(2~4)R，△U大部分為輸送無功負荷Q產(chǎn)生的

　　變壓器：X=(5~10)R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 變壓器△U幾乎全為輸送無功負荷Q產(chǎn)生的

　　可以看出，若減少無功功率Q,則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機的起動。因此，無功補償能改善電壓質(zhì)量(一般電壓穩(wěn)定不宜超過3%)。但是如果只追求改善電壓質(zhì)量來裝設電容器是很不經(jīng)濟的，對于無功補償應用的主要目的是改善功率因數(shù)，減少線損，調(diào)壓只是一個輔助作用。

　　5.5、三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：

　　△S=P/ COSφ1×[( COSφ 2/ COSφ1)-1]

　　如一臺額定功率為155KW水泵的電機，補前功率因數(shù)為0.857，補償后功率因數(shù)為0.967，根據(jù)上面公式計算其增容量為：(155÷0.857) ×[(0.967 ÷0.857)-1]=24KVA

　　6、應用實例：

　　煙臺市能源監(jiān)測中心于2003年4月24、29、30日對煙臺氨綸股份有限公司B區(qū)制冷機、空壓機電機進行了電機補償裝置的安裝調(diào)試，從安裝后測試結(jié)果看，平均降低電流22-51(A)，電機功率因數(shù)提高到0.98，(見測試結(jié)果對比表)，減少了公司內(nèi)部低壓電網(wǎng)的消耗，從而達到了節(jié)電的目的。

　　測試結(jié)果對比表

　　設備名稱 設備容量(kW) 補前功率因數(shù)COSφ1 補后功率因數(shù)COSφ2 電流下降△(A)

　　制冷壓縮機LM1-110M、B4 110 0.84 0.98 22

　　制冷壓縮機LM1-200M、B2 220 0.89 0.98 41

　　制冷壓縮機LM1-250MA1、C1 250 0.86 0.98 51

　　制冷壓縮機2DLGS-K2、D2 250 0.89 0.986 49

　　制冷壓縮機2DLGS-K2、D5 250 0.89 0.98 48

　　空氣壓縮機20S-200A、D1 150 0.87 0.98 38

　　空氣壓縮機20S-200A、D2 150 0.86 0.978 36

　　空氣壓縮機20S-200A、D3 150 0.87 0.982 40

　　空氣壓縮機60A-160、B1 160 0.88 0.98 46

　　空氣壓縮機60A-160、B2 160 0.89 0.973 48

　　1、由于電流減少，變壓器的銅損及公司內(nèi)部的低壓損耗都降低。

　　配電系統(tǒng)電流下降率△I%=(1-0.87/0.98)×100%=11%；

　　配電系統(tǒng)損耗下降率 △P%=(1-0.872/0.982)×100%=21%

　　2.該公司B區(qū)制冷機、空壓機電動機補償?shù)目側(cè)萘繛?80千乏，電流平均總下降518(A),依據(jù)GB/T12497-1997中計算公式，安裝電動機補償裝置后，年可節(jié)電量=補償容量×無功經(jīng)濟當量×年運行時間=780×0.04×24×300=224640kWh，節(jié)約價值11.2萬元，補償投資費用(包括設備的購置、安裝及現(xiàn)場調(diào)試)為：6.24萬元。(80元/千乏)

　　7、結(jié)論

　　文中集中探討了無功補償技術(shù)對用電單位的低壓配電網(wǎng)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來的經(jīng)濟效益和社會效益，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素和提高功率因數(shù)的方法，討論了如何確定無功功率的補償容量，確保補償技術(shù)經(jīng)濟、合理、安全可靠，達到節(jié)約電能的目的。